KR102720075B1 - Virtual reality light field display apparatus and play method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치 및 이의 플레이 방법은, 중첩으로 스택 고정된 액정 디스플레이 패널 사이에서 3D 이미지의 공간 해상도를 고정 비율로 유지하는 문제, 광선은 패널 스택을 통과할 때 공간적 및 각도적으로 변조되어 원하는 3D 라이트 필드 이미지를 재구성하여 공간 해상도 감소 비율을 적응적으로 제어하는 문제, 및 간섭에 의한 아티팩트 노이즈를 제거하고 디스플레이가 가지는 선편광 각도의 변이 문제를 동시에 해결하여 우수한 투명도의 디스플레이를 제공할 수 있다.A virtual reality light field display device and a play method thereof according to a preferred embodiment of the present invention can provide a display with excellent transparency by simultaneously solving the problems of maintaining a spatial resolution of a 3D image at a fixed ratio between liquid crystal display panels that are stacked and fixed in an overlapping manner, the problem of adaptively controlling a spatial resolution reduction ratio by reconstructing a desired 3D light field image by spatially and angularly modulating light when passing through the panel stack, and the problem of removing artifact noise due to interference and the problem of variation in the linear polarization angle of the display.
Description
본 발명은 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치 및 이의 플레이 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 이미지 및 입체 이미지를 디스플레이하기 위해 2차원 이미지 비디오 데이터로부터 깊이(depth)와 입체 영상으로 깊이의 이격감과 영상의 공간 이격감을 복합적으로 디스플레이함과 아울러 영상 중첩시 모아레 현상이 발생하지 않도록 하는, 장치 및 이의 플레이 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality light field display device and a method of playing the same, and more particularly, to a device and a method of playing the same, which compositely displays a sense of depth and a sense of spatial separation of images from two-dimensional image video data to display multiple images and three-dimensional images, and at the same time prevents the moire phenomenon from occurring when images are superimposed.
안경을 착용하지 않는 무안경 방식에는 화면 표시부 전면에 격벽을 두어 양쪽 눈이 서로 다른 영상 표시 픽셀을 인식하게 하는 패럴렉스 베리어(parallax barrier) 방식과, 화면 표시 부 전면에 반구형의 랜즈를 배열하여 양안의 초점이 다르게 맞추어져 서로 다른 표시 픽셀을 인식하게 하는 랜티큘러 랜즈(lenticular lens) 방식이 있다.There are two types of glasses-free methods: the parallax barrier method, which places a partition in front of the display screen to allow each eye to perceive different image display pixels, and the lenticular lens method, which arranges hemispherical lenses in front of the display screen to allow each eye to have different focuses and perceive different display pixels.
위와 같은 방식은 모두 수평으로 이루어진 좌우 영상의 차이로 사물의 깊이 (depth)를 만들어서 시청하는 방식으로 기존 해상도의 손실, 어지럼증, 시청 시야각의 제한, 구현 영상의 해상도 손실 등의 구현상의 문제를 야기해 왔다.All of the above methods create depth of objects by using the difference between the left and right horizontal images to create the sense of depth, which has caused implementation problems such as loss of resolution, dizziness, limited viewing angle, and loss of resolution of the implemented images.
종래에 깊이를 가지는 다층 이미지를 구현하기 위해 복수의 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 패널을 중첩하는 방식이 소개된 바 있다. 이 경우 중첩된 액정 디스플레이 패널 사이의 간섭에 의해 나무결 모양이나 물결 모양 등의 노이즈(간섭 무늬)가 발생하는 문제점이 있으며, 노이즈의 발생을 방지하기 위한 기술이 알려진 바 있다. 예컨대, 한국등록특허공보 제10-0614419호(출원인: 딥 비디오 이미징 리미티드 / 명칭: 다층 디스플레이)에서는 두 개의 액정 디스플레이 패널 사이에 광을 약간 확산하는 확산층(diffuse layer)을 배치함으로써 액정 디스플레이 패널의 중첩에 의해 발생하는 노이즈를 제거하고 있다.In the past, a method of overlapping multiple liquid crystal display (LCD) panels to implement a multilayer image with depth was introduced. In this case, there is a problem that noise (interference patterns), such as wood grain or wave patterns, occurs due to interference between the overlapping liquid crystal display panels, and a technology for preventing the occurrence of noise has been known. For example, in Korean Patent Publication No. 10-0614419 (Applicant: Deep Video Imaging Limited / Title: Multilayer Display), noise caused by overlapping liquid crystal display panels is removed by placing a diffuse layer that slightly diffuses light between two liquid crystal display panels.
그러나, 두 개의 액정 디스플레이 패널 사이에 확산층을 배치하는 경우, 확산층을 배치하는 문제로 인한 디스플레이 간의 색상 변이 문제, 휘도의 급격한 저하, 색차의 불균형 등이 발생될 수 있다. 또한, 조립 과정이 번거롭고 생산성이 저하되는 문제가 부가적으로 있다.However, when a diffusion layer is placed between two liquid crystal display panels, problems such as color shift between displays, rapid decrease in brightness, and imbalance in color difference may occur due to problems in placing the diffusion layer. In addition, there are additional problems such as a cumbersome assembly process and decreased productivity.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 중첩으로 스택 고정된 액정 디스플레이 패널 사이에서 3D 이미지의 공간 해상도를 고정 비율로 유지하는 문제, 광선은 패널 스택을 통과할 때 공간적 및 각도적으로 변조되어 원하는 3D 라이트 필드 이미지를 재구성하여 공간 해상도 감소 비율을 적응적으로 제어하는 문제, 및 간섭에 의한 아티팩트 노이즈를 제거하고 디스플레이가 가지는 선편광 각도의 변이 문제를 동시에 해결하여 우수한 투명도의 디스플레이를 제공하는, 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치 및 이의 플레이 방법을 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention is to provide a virtual reality light field display device and a method of playing the same, which solve the problem of maintaining a spatial resolution of a 3D image at a fixed ratio between liquid crystal display panels that are stacked and fixed in an overlapping manner, the problem of adaptively controlling a spatial resolution reduction ratio by reconstructing a desired 3D light field image by spatially and angularly modulating light as it passes through the panel stack, and the problem of eliminating artifact noise caused by interference and simultaneously solving the problem of variation in the linear polarization angle of the display, thereby providing a display with excellent transparency.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Additional, unspecified objects of the present invention may be additionally considered within a scope that can be easily inferred from the following detailed description and its effects.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치는, 제1 액정 디스플레이 패널 및 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 상면과 하면 각각에 접착되는 제1 편광판을 포함하는 전면 디스플레이 패널부; 상기 제1 액정 디스플레이 패널과 중첩되도록 상기 전면 디스플레이 패널부의 아래에 배치되는 제2 액정 디스플레이 패널 및 상기 제2 액정 디스플레이 패널의 상면과 하면 각각에 접착되는 제2 편광판을 포함하는 후면 디스플레이 패널부; 및 상기 전면 디스플레이 패널부의 위에 배치되는 터치 패널 및 상기 터치 패널의 하면에 형성되고 미리 설정된 편광은 투과하고 상기 미리 설정된 편광에 수직한 편광은 반사하는 편광 패널을 포함하는 터치 패널부;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a virtual reality light field display device comprises: a front display panel portion including a first liquid crystal display panel and a first polarizing plate adhered to each of an upper surface and a lower surface of the first liquid crystal display panel; a rear display panel portion including a second liquid crystal display panel disposed below the front display panel portion so as to overlap the first liquid crystal display panel and a second polarizing plate adhered to each of the upper surface and the lower surface of the second liquid crystal display panel; and a touch panel portion including a touch panel disposed above the front display panel portion and a polarizing panel formed on a lower surface of the touch panel and transmitting a preset polarization and reflecting a polarization perpendicular to the preset polarization.
여기서, 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 하면에 접착되는 상기 제1 편광판은, 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 하면에 접착되는 편광막 및 상기 편광막의 아래에 형성되고 편광의 방향을 조정하는 편광 지연막을 포함할 수 있다.Here, the first polarizing plate adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel may include a polarizing film adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel and a polarizing delay film formed under the polarizing film and adjusting the direction of polarization.
여기서, 상기 전면 디스플레이 패널부와 상기 후면 디스플레이 패널부는, 1mm ~ 300mm 이내의 거리에서 이격되도록 배치될 수 있다.Here, the front display panel portion and the rear display panel portion can be positioned so as to be spaced apart from each other by a distance of 1 mm to 300 mm.
여기서, 상기 터치 패널부와 상기 전면 디스플레이 패널부는, 1mm ~ 100mm 이내의 거리에서 이격되도록 배치될 수 있다.Here, the touch panel portion and the front display panel portion can be positioned so as to be spaced apart from each other by a distance of 1 mm to 100 mm.
여기서, 수신한 동영상 정보를 기반으로 상기 동영상 정보에 대응되는 전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터를 추출하고, 상기 전면 레이어 데이터를 상기 제1 액정 디스플레이 패널에 전송하고 상기 후면 레이어 데이터를 상기 제2 액정 디스플레이 패널에 전송하는 과정을 프레임(frame) 단위로 번갈아 가며 수행하는 디스플레이 제어부;를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include a display control unit that extracts front layer data and back layer data corresponding to the video information based on the received video information, and alternately performs the process of transmitting the front layer data to the first liquid crystal display panel and transmitting the back layer data to the second liquid crystal display panel on a frame-by-frame basis.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 플레이 방법은, 제1 액정 디스플레이 패널 및 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 상면과 하면 각각에 접착되는 제1 편광판을 포함하는 전면 디스플레이 패널부; 상기 제1 액정 디스플레이 패널과 중첩되도록 상기 전면 디스플레이 패널부의 아래에 배치되는 제2 액정 디스플레이 패널 및 상기 제2 액정 디스플레이 패널의 상면과 하면 각각에 접착되는 제2 편광판을 포함하는 후면 디스플레이 패널부; 및 상기 전면 디스플레이 패널부의 위에 배치되는 터치 패널 및 상기 터치 패널의 하면에 형성되고 미리 설정된 편광은 투과하고 상기 미리 설정된 편광에 수직한 편광은 반사하는 편광 패널을 포함하는 터치 패널부;를 포함하는 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 플레이 방법으로서, 동영상 정보를 수신하는 단계; 수신한 상기 동영상 정보를 기반으로 상기 동영상 정보에 대응되는 전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 전면 레이어 데이터를 상기 제1 액정 디스플레이 패널에 전송하고 상기 후면 레이어 데이터를 상기 제2 액정 디스플레이 패널에 전송하는 과정을 프레임(frame) 단위로 번갈아 가며 수행하는 단계;를 포함한다.A method of playing a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem comprises: a front display panel section including a first liquid crystal display panel and a first polarizing plate adhered to the upper surface and lower surface of the first liquid crystal display panel, respectively; a rear display panel section including a second liquid crystal display panel disposed below the front display panel section so as to overlap the first liquid crystal display panel, and a second polarizing plate adhered to the upper surface and lower surface of the second liquid crystal display panel, respectively; and a touch panel section including a touch panel disposed above the front display panel section and a polarizing panel formed on the lower surface of the touch panel and transmitting a preset polarization and reflecting a polarization perpendicular to the preset polarization; the method comprises: a step of receiving video information; a step of extracting front layer data and rear layer data corresponding to the video information based on the received video information; and a step of alternately performing the process of transmitting the front layer data to the first liquid crystal display panel and transmitting the rear layer data to the second liquid crystal display panel in units of frames.
여기서, 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 하면에 접착되는 상기 제1 편광판은, 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 하면에 접착되는 편광막 및 상기 편광막의 아래에 형성되고 편광의 방향을 조정하는 편광 지연막을 포함할 수 있다.Here, the first polarizing plate adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel may include a polarizing film adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel and a polarizing delay film formed under the polarizing film and adjusting the direction of polarization.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치 및 이의 플레이 방법에 의하면, 중첩된 액정 디스플레이 패널의 편광판 내에 투과 휘도 성능 구현 및 색상 구현에 심각한 악영향을 줄 수 있는 확산층을 분산하며 구비함으로써, 상이한 픽셀 패턴의 아티팩트 간섭에 의한 노이즈 발생을 방지할 수 있고, 아울러 디스플레이 장치의 해상도와 휘도의 구현 품질이 보장될 뿐만 아니라 제품의 내구성이 향상될 수 있다.According to a virtual reality light field display device and a play method thereof according to a preferred embodiment of the present invention, a diffusion layer, which can have a serious adverse effect on the implementation of transmittance brightness performance and color implementation, is dispersed and provided within a polarizing plate of an overlapping liquid crystal display panel, thereby preventing the occurrence of noise due to artifact interference of different pixel patterns, and further ensuring the implementation quality of the resolution and brightness of the display device, as well as improving the durability of the product.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 A 및 A'의 이미지 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 적층 패널에 의한 일반적인 라이트 필드의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 라이트 필드를 설명하기 위한 도면으로, 도 5의 (a)는 라이트 필드의 공간 각도 스펙트럼을 나타내고, 도 5의 (b)는 대역폭을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지의 일례를 나타내는 도면으로, 도 6의 (a)는 제1 액정 디스플레이 패널의 이미지를 나타내고, 도 6의 (b)는 제2 액정 디스플레이 패널의 이미지를 나타내며, 도 6의 (c)는 최종 구현 이미지를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 플레이 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 일례의 플레이 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing for explaining the operating principle of the virtual reality light field display device illustrated in FIG. 1.
Figure 3 is a drawing showing an example of images of A and A' shown in Figure 2.
Figure 4 is a drawing for explaining the configuration of a typical light field by a laminated panel.
FIG. 5 is a drawing for explaining the light field shown in FIG. 4. FIG. 5 (a) shows the spatial angular spectrum of the light field, and FIG. 5 (b) shows the bandwidth.
FIG. 6 is a drawing showing an example of an image according to a preferred embodiment of the present invention, where (a) of FIG. 6 shows an image of a first liquid crystal display panel, (b) of FIG. 6 shows an image of a second liquid crystal display panel, and (c) of FIG. 6 shows a final implementation image.
FIG. 7 is a flowchart for explaining a method of playing a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a drawing for explaining an example of a play method of a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with a meaning that can be commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be ideally or excessively interpreted unless explicitly specifically defined.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In this specification, the terms "first", "second", etc. are intended to distinguish one component from another, and the scope of the rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In this specification, the identification symbols (e.g., a, b, c, etc.) for each step are used for convenience of explanation, and the identification symbols do not describe the order of each step, and each step may occur in a different order than the stated order unless the context clearly indicates a specific order. That is, each step may occur in the same order as the stated order, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.
본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다"등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, the expressions “have,” “may have,” “include,” or “may include” indicate the presence of a given feature (e.g., a component such as a number, function, operation, or part), and do not exclude the presence of additional features.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.Also, the term '~ part' described in this specification means a software or hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or an ASIC, and the '~ part' performs certain roles. However, the '~ part' is not limited to software or hardware. The '~ part' may be configured to be in an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, as an example, the '~ part' includes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, attributes, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data structures, and variables. The functionality provided in the components and '~ parts' may be combined into a smaller number of components and '~ parts' or further separated into additional components and '~ parts'.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치 및 이의 플레이 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a preferred embodiment of a virtual reality light field display device and a play method thereof according to the present invention will be described in detail.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치에 대하여 설명한다.First, a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치(이하 '디스플레이 장치'라 한다)(100)는 중첩으로 스택 고정된 액정 디스플레이 패널 사이에서 3D 이미지의 공간 해상도를 고정 비율로 유지하는 문제, 광선은 패널 스택을 통과할 때 공간적 및 각도적으로 변조되어 원하는 3D 라이트 필드 이미지를 재구성하여 공간 해상도 감소 비율을 적응적으로 제어하는 문제, 및 간섭에 의한 아티팩트 노이즈를 제거하고 디스플레이가 가지는 선편광 각도의 변이 문제를 동시에 해결하여 우수한 투명도의 디스플레이를 제공할 수 있다.Referring to FIG. 1, a virtual reality light field display device (hereinafter referred to as a “display device”) (100) according to a preferred embodiment of the present invention can simultaneously solve the problem of maintaining a spatial resolution of a 3D image at a fixed ratio between liquid crystal display panels that are stacked and fixed in an overlapping manner, the problem of adaptively controlling a spatial resolution reduction ratio by reconstructing a desired 3D light field image by spatially and angularly modulating light as it passes through the panel stack, and the problem of removing artifact noise caused by interference and the problem of variation in the linear polarization angle of the display, thereby providing a display with excellent transparency.
이를 위해, 디스플레이 장치(100)는 터치 패널부(110), 전면 디스플레이 패널부(120), 후면 디스플레이 패널부(130), 광원부(140) 및 디스플레이 제어부(150)를 포함할 수 있다.To this end, the display device (100) may include a touch panel unit (110), a front display panel unit (120), a rear display panel unit (130), a light source unit (140), and a display control unit (150).
여기서, 전면 디스플레이 패널부(120)와 후면 디스플레이 패널부(130)는 1mm ~ 300mm 이내의 거리에서 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 종래의 멀티 레이어 디스플레이(multi layer display, MLD) 방식에서 문제가 되어온 노출 부족 및 영상 구현 시간의 지연에 따른 변색 문제에서 자유로울 수 있다.Here, the front display panel part (120) and the rear display panel part (130) can be arranged to be spaced apart from each other by a distance of 1 mm to 300 mm. Accordingly, it can be free from the problems of discoloration due to insufficient exposure and delay in image implementation time, which have been problems in the conventional multi-layer display (MLD) method.
그리고, 터치 패널부(110)와 전면 디스플레이 패널부(120)는 1mm ~ 100mm 이내의 거리에서 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 편광 소자의 반사를 이용한 모아레 제거 및 입체 영상의 깊이 향상을 표현할 수 있다.In addition, the touch panel portion (110) and the front display panel portion (120) can be positioned to be spaced apart from each other by a distance of 1 mm to 100 mm. Accordingly, moire removal and depth enhancement of a three-dimensional image can be expressed by utilizing reflection of a polarizing element.
터치 패널부(110)는 터치 패널(111) 및 편광 패널(112)을 포함할 수 있다.The touch panel portion (110) may include a touch panel (111) and a polarizing panel (112).
터치 패널(111)은 전면 디스플레이 패널부(120)의 위에 배치될 수 있다.The touch panel (111) can be placed on top of the front display panel portion (120).
편광 패널(112)은 터치 패널(111)의 하면에 형성되고 미리 설정된 편광은 투과하고 미리 설정된 편광에 수직한 편광은 반사할 수 있다.A polarizing panel (112) is formed on the lower surface of the touch panel (111) and can transmit preset polarized light and reflect polarized light perpendicular to the preset polarized light.
전면 디스플레이 패널부(120)는 제1 액정 디스플레이 패널(121) 및 제1 편광판(122)을 포함할 수 있다.The front display panel portion (120) may include a first liquid crystal display panel (121) and a first polarizing plate (122).
제1 액정 디스플레이 패널(121)은 액정(liquid crystal)의 광변조 특성을 전기적으로 조절할 수 있다.The first liquid crystal display panel (121) can electrically control the optical modulation characteristics of liquid crystals.
제1 편광판(122)은 제1 액정 디스플레이 패널(121)의 상면과 하면 각각에 접착될 수 있다.The first polarizing plate (122) can be adhered to each of the upper and lower surfaces of the first liquid crystal display panel (121).
여기서, 제1 액정 디스플레이 패널(121)의 하면에 접착되는 제1 편광판(122)은 제1 액정 디스플레이 패널(121)의 하면에 접착되는 편광막(도시하지 않음) 및 편광막의 아래에 형성되고 편광의 방향을 조정하는 편광 지연막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.Here, the first polarizing plate (122) adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel (121) may include a polarizing film (not shown) adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel (121) and a polarizing retardation film (not shown) formed under the polarizing film and adjusting the direction of polarization.
후면 디스플레이 패널부(130)는 제2 액정 디스플레이 패널(131) 및 제2 편광판(132)을 포함할 수 있다.The rear display panel portion (130) may include a second liquid crystal display panel (131) and a second polarizing plate (132).
제2 액정 디스플레이 패널(131)은 제1 액정 디스플레이 패널(121)과 중첩되도록 전면 디스플레이 패널부(120)의 아래에 배치될 수 있다.The second liquid crystal display panel (131) can be placed below the front display panel portion (120) so as to overlap with the first liquid crystal display panel (121).
제2 편광판(132)은 제2 액정 디스플레이 패널(131)의 상면과 하면 각각에 접착될 수 있다.The second polarizing plate (132) can be adhered to the upper and lower surfaces of the second liquid crystal display panel (131), respectively.
광원부(140)는 빛을 발산할 수 있다.The light source (140) can emit light.
디스플레이 제어부(150)는 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The display control unit (150) can control the overall operation of the display device (100).
특히, 디스플레이 제어부(150)는 디스플레이 장치(100)에 출력될 동영상 정보를 수신할 수 있다.In particular, the display control unit (150) can receive video information to be output to the display device (100).
그리고, 디스플레이 제어부(150)는 수신한 동영상 정보를 기반으로 동영상 정보에 대응되는 전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터를 추출할 수 있다.And, the display control unit (150) can extract front layer data and back layer data corresponding to the video information based on the received video information.
그리고, 디스플레이 제어부(150)는 전면 레이어 데이터를 제1 액정 디스플레이 패널(121)에 전송하고 후면 레이어 데이터를 제2 액정 디스플레이 패널(131)에 전송하는 과정을 프레임(frame) 단위로 번갈아 가며 수행할 수 있다.In addition, the display control unit (150) can alternately perform the process of transmitting front layer data to the first liquid crystal display panel (121) and rear layer data to the second liquid crystal display panel (131) on a frame-by-frame basis.
그러면, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 동작 원리에 대하여 보다 자세하게 설명한다.Then, the operating principle of the virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.
도 2는 도 1에 도시한 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시한 A 및 A'의 이미지 일례를 나타내는 도면이며, 도 4는 적층 패널에 의한 일반적인 라이트 필드의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시한 라이트 필드를 설명하기 위한 도면으로, 도 5의 (a)는 라이트 필드의 공간 각도 스펙트럼을 나타내고, 도 5의 (b)는 대역폭을 나타내며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지의 일례를 나타내는 도면으로, 도 6의 (a)는 제1 액정 디스플레이 패널의 이미지를 나타내고, 도 6의 (b)는 제2 액정 디스플레이 패널의 이미지를 나타내며, 도 6의 (c)는 최종 구현 이미지를 나타낸다.FIG. 2 is a drawing for explaining the operating principle of the virtual reality light field display device illustrated in FIG. 1, FIG. 3 is a drawing showing examples of images A and A' illustrated in FIG. 2, FIG. 4 is a drawing for explaining the configuration of a general light field by a laminated panel, and FIG. 5 is a drawing for explaining the light field illustrated in FIG. 4, wherein (a) of FIG. 5 shows a spatial angular spectrum of the light field, and (b) of FIG. 5 shows a bandwidth, and FIG. 6 is a drawing showing an example of an image according to a preferred embodiment of the present invention, wherein (a) of FIG. 6 shows an image of a first liquid crystal display panel, (b) of FIG. 6 shows an image of a second liquid crystal display panel, and (c) of FIG. 6 shows a final implemented image.
본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 편광은 바로 관측자의 눈으로 진행(A)하고 그에 수직한 편광은 한번 반사를 거친 후 관측자의 눈으로 진행(A')하게 함으로써, 관측자가 느끼는 3차원 영상의 거리 범위를 넓힐 수 있다.The display device (100) according to the present invention, as illustrated in FIGS. 2 and 3, allows a specific polarization to travel directly to the observer's eyes (A) and a polarization perpendicular thereto to travel to the observer's eyes (A') after being reflected once, thereby expanding the distance range of a three-dimensional image perceived by the observer.
이를 위해, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 제1 액정 디스플레이 패널(121) 및 제1 액정 디스플레이 패널(121)의 상면과 하면 각각에 접착되는 제1 편광판(122)을 포함하는 전면 디스플레이 패널부(120)와, 제1 액정 디스플레이 패널(121)과 중첩되도록 전면 디스플레이 패널부(120)의 아래에 배치되는 제2 액정 디스플레이 패널(131) 및 제2 액정 디스플레이 패널(131)의 상면과 하면 각각에 접착되는 제2 편광판(132)을 포함하는 후면 디스플레이 패널부(130)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 액정 디스플레이 패널(121)의 하면에 접착되는 제1 편광판(122)은 제1 액정 디스플레이 패널(121)의 하면에 접착되는 편광막 및 편광막의 아래에 형성되고 편광의 방향을 조정하는 편광 지연막을 포함할 수 있다.To this end, the display device (100) according to the present invention may include a front display panel portion (120) including a first liquid crystal display panel (121) and a first polarizing plate (122) adhered to the upper and lower surfaces of the first liquid crystal display panel (121), respectively, and a rear display panel portion (130) including a second liquid crystal display panel (131) positioned below the front display panel portion (120) so as to overlap the first liquid crystal display panel (121), and a second polarizing plate (132) adhered to the upper and lower surfaces of the second liquid crystal display panel (131), respectively. At this time, the first polarizing plate (122) adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel (121) may include a polarizing film adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel (121) and a polarization retardation film formed below the polarizing film and adjusting the direction of polarization.
여기서, 편광 지연막은 강도나 편광도의 적절한 변경없이 저속 축과 고속 축에 평행한 두 개의 직교 편광 성분들에 대한 입사광을 해상할 수 있다. 선형 변위는 나노미터(nm)로 표시되며, 편광 지연막으로 280nm/560nm = 1/2 파장 편광 지연판만을 적용할 수 있다. 이는 두 개 성분 빔들의 웨이브 프론트들 사이의 위상차로서, 각도로는 90도, 180도 등으로, 라디안으로는 1/2 π, 1/4 π, π등으로 표현될 수 있다.Here, the polarization retardation film can resolve incident light for two orthogonal polarization components parallel to the slow axis and the fast axis without appropriate change in intensity or polarization degree. The linear displacement is expressed in nanometers (nm), and only a 280 nm/560 nm = 1/2 wavelength polarization retardation film can be applied. This is the phase difference between the wave fronts of the two component beams, which can be expressed as 90 degrees, 180 degrees, etc. in angle, and 1/2 π, 1/4 π, π, etc. in radians.
종래에는 편광 지연판을 편광 변환기로 사용해 멀티스크린 LCD 유닛의 최후방 액정 디스플레이에서 나온 편광을 필요한 각도로 회전시켜 전방 액정 디스플레이의 배면의 편광면과 일치시킨다. 폴리카보네이트와 같은 폴리에스테르는 저렴한 편광 지연판이라 할 수 있지만, 교차되는 편광판들 사이로 보았을 때 생기는 색분리 간섭 패턴의 생성을 피하기에 충분한 색균일도를 갖기가 곤란하다. 이는, 부분적으로는 폴리카보네이트 시트의 두께 때문이고, 따라서 이런 편광 지연판은 2순위나 더 하위의 편광 지연판으로 된다. 2순위, 3순의 또는 더 하위의 편광 지연판에서는, 선형 변위는 동일하지만 위상각이 달라 백색광의 스펙트럼 성분의 다른 파장들이 지연되어, 색간섭 무늬가 생긴다. 이런 다초점 평면 LCD 디스플레이의 제작에는 더 복잡한 문제가 있다. 각각의 액정 디스플레이의 정렬층들에 있는 색필터들과 흑색 화소 매트릭스로 형성된 미세한 규칙적 구조들로 인해 투과광에 특정 패턴이 생성되고, 이 패턴은 2순위 액정 디스플레이에 의해 생긴 대응 패턴과 결합하여 간섭 효과, 즉 뷰어에게 보이는 화상의 열화를 일으키는 무아레 효과(즉, 간섭 효과, 화상 열화, 아티팩트 등)를 야기한다. 이런 간섭 효과를 없애기 위해 2개의 액정 디스플레이 사이에 확산판을 삽입한다. 이 장치는 개별층 형태를 취할 수 있고, 또는 편광 지연판 표면에 특정 패턴이나 구조를 부착할 수도 있다. 화학적 에칭은 필요한 패턴을 붙이는 비교적 저렴한 방법이지만, 실제로는 폴리에스테르나 폴리에스테르 편광 지연판과 결합해 바람직한 결과를 얻기가 어려움이 밝혀졌다. 화학적 에칭의 대체 방법으로는, 폴리에스테르 편광 지연판 표면에 홀로그램으로 기록된 마스터로 패턴을 엠보싱, 압인또는 압연하거나, 무작위적인 비주기성 표면 구조를 형성하는 방법이 있다. 이런 무작위 구조는 무아레 간섭과 색굴절을 없애기 위해 입사광을 확산시키는 다수의 마이크로 렌슬렛(lenslets)이라 할 수 있다. 그러나, 이 방법은 화학적 에칭과 같은 종래의 방식에 비해 비용이 상당히 많이 든다. 다른 대체 방법으로서 확산 능력이 없는 특수 설계 편광 지연판이 있지만, 이것 역시 고가이고 색균일성 문제를 갖는다. 이에 따라, 본 발명에서는 편광 지연막(= 광 분산층 = 위상 천이기)을 포함하는 AMOLED의 편광 지연판을 이용하고 있다.Conventionally, a polarization retardation plate is used as a polarization converter to rotate the polarization from the rearmost liquid crystal display of a multi-screen LCD unit by a required angle to match the polarization plane on the back of the front liquid crystal display. Polyesters such as polycarbonate are inexpensive polarization retardation plates, but they have difficulty achieving sufficient color uniformity to avoid the generation of color separation interference patterns when viewed between crossed polarizers. This is partly due to the thickness of the polycarbonate sheet, and thus such polarization retardation plates are second-order or lower-order polarization retardation plates. In second-, third-, or lower-order polarization retardation plates, the linear displacement is the same, but the phase angle is different, so that different wavelengths of the spectral components of white light are delayed, resulting in a color interference pattern. The fabrication of such multifocal flat LCD displays is a more complex problem. The fine regular structures formed by the color filters and the black pixel matrix in the alignment layers of each liquid crystal display generate a specific pattern in the transmitted light, which, when combined with the corresponding pattern generated by the second-order liquid crystal display, causes an interference effect, i.e., a moire effect (i.e., interference effect, image degradation, artifacts, etc.) that causes image degradation to the viewer. To eliminate this interference effect, a diffuser is inserted between the two liquid crystal displays. This device can take the form of a separate layer, or a specific pattern or structure can be attached to the surface of the polarizing retardation plate. Chemical etching is a relatively inexpensive method for attaching the required pattern, but in practice it has proven difficult to obtain desirable results in combination with polyester or polyester polarizing retardation plates. Alternative methods to chemical etching include embossing, pressing, or rolling a pattern from a master recorded as a hologram on the surface of a polyester polarizing retardation plate, or forming a random non-periodic surface structure. Such random structures can be thought of as a large number of micro lenslets that diffuse incident light to eliminate moire interference and chromatic refraction. However, this method is considerably more expensive than conventional methods such as chemical etching. As an alternative, there is a specially designed polarizing retardation plate without diffusion capability, but this is also expensive and has color uniformity problems. Accordingly, the present invention uses a polarizing retardation plate of an AMOLED including a polarizing retardation film (= light dispersion layer = phase shifter).
그리고, 종래에는 색상 변이 효과를 방지하기 위해 광 확산 소재를 적용하고 있으나, 이는 콘트라스트와 색상 변이를 야기시켜 두 패널간 전자적인 특성을 동일하게 만들 수 없다. 도 4를 참조하면, 두 장의 패널을 적층한 디스플레이에서 재생되는 모든 광선들은 전면과 후면 디스플레이 패널 픽셀들의 조합으로 결정된다. 이를 행렬의 형태로 표시하면, 전면과 후면 패널의 표시 영상을 각각 Nx1 벡터인 F와 R로 나타낼 수 있고, 두 패널의 픽셀 조합으로 표현되는 광선들은 X=FRT로 주어지는 NxN 행렬의 원소들로 생각할 수 있다. 적층 패널 라이트 필드 디스플레이는 기본적으로 재현하고자 하는 광선 분포가 방향별로 크게 다르지 않고 서로 상관도가 높을 때 올바로 라이트 필드를 재현할 수 있는 한계를 가진다. 표시하고자 하는 3차원 영상의 깊이가 커서 라이트 필드의 방향별 차이가 디스플레이 패널 면에서 커지면, 타겟 라이트 필드와 실제 재생되는 라이트 필드 간 차이가 커지며 이는 재생 영상의 해상도 저하로 나타난다. 일반적으로 적층 패널 라이트 필드 디스플레이가 높은 해상도로 재생할 수 있는 깊이 범위는 통합 이미징 디스플레이(integral imaging display) 등보다 작은 것으로 평가되며, 이는 적층 패널 라이트 필드 디스플레이가 해결해야 할 이슈이다.And, conventionally, light diffusion materials are applied to prevent color shift effects, but this causes contrast and color shift, and it is impossible to make the electronic characteristics of the two panels the same. Referring to Fig. 4, all light rays reproduced in a display in which two panels are laminated are determined by a combination of pixels of the front and rear display panels. If this is expressed in the form of a matrix, the display images of the front and rear panels can be represented as Nx1 vectors F and R, respectively, and the light rays expressed by the combination of pixels of the two panels can be considered as elements of an NxN matrix given by X=FRT. The laminated panel light field display basically has a limitation in correctly reproducing the light field when the light distributions to be reproduced do not differ significantly in each direction and are highly correlated with each other. If the depth of the 3D image to be displayed is large and the difference in the direction of the light field becomes large on the display panel surface, the difference between the target light field and the light field actually reproduced becomes large, which results in a decrease in the resolution of the reproduced image. In general, the depth range that a laminated panel light field display can reproduce at high resolution is evaluated to be smaller than that of an integral imaging display, etc., and this is an issue that a laminated panel light field display must solve.
즉, 종래 기술의 단점은 디스플레이 패널이 적층될수록 콘트라스트 및 색상 변이 형상이 커지게 된다. 이런 점을 개선하여 라이트 필드 영상을 구현하기 위하여, 영상을 볼수 있는 공간을 각도 기준으로 스팩트럼 분석을 할 수 있다. 이를 위해, 픽셀 피치와 중첩된 패널의 대역폭을 분석하여 개별 라이트 필드 스팩스럼은 각 공간으로 구성된 Z1, Z2, ..., Zn의 주파수 시공간 스팩트럼과 비례함을 증명할 수 있다. 특히, 3D 장면의 깊이가 얕을 때 상당한 해상도 향상을 가져온다. 그러나, 3D 장면의 깊이가 증가함에 따라 종래의 3D 입체 디스플레이(auto-stereoscopic)보다 사용 가능한 깊이 범위가 제한된다. 3D 이미지의 공간 해상도는 앨리어싱없이 디스플레이가 지원하는 라이트 필드의 최대 공간 주파수에 의해 제공된다. z=zn에 위치한 n번 째 단일 디스플레이 패널에 의해 생성되는 기준 평면(z=0) Ln에서 라이트 필드의 공간 각도 스펙트럼은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같다. 여기서, (fx,fθ)는 공간 각 주파수 쌍을 나타낸다. Gn은 n번 째 패널에 있는 이미지의 공간 주파수 스펙트럼을 나타낸다. 디스플레이 패널의 픽셀 피치 p가 주어지면, 패널의 대역폭은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 1/2p이다. 여러 패널의 스택에 의해 생성된 라이트 필드의 시공간 스펙트럼은 각 디스플레이 패널의 개별 라이트 필드 스펙트럼 Ln의 2D 컨볼루션에 의해 제공된다.That is, the disadvantage of the prior art is that the contrast and color variation shape become larger as the display panels are laminated. In order to improve this point and implement a light field image, the space where the image can be viewed can be analyzed by spectral analysis based on the angle. To this end, by analyzing the pixel pitch and the bandwidth of the overlapping panels, it can be proven that the individual light field spectrum is proportional to the frequency space-time spectrum of Z 1 , Z 2 , ..., Z n composed of each space. In particular, it brings about a significant resolution improvement when the depth of the 3D scene is shallow. However, as the depth of the 3D scene increases, the usable depth range is limited compared to the conventional 3D stereoscopic display (auto-stereoscopic). The spatial resolution of the 3D image is provided by the maximum spatial frequency of the light field supported by the display without aliasing. The spatial angular spectrum of the light field on the reference plane (z = 0) Ln generated by the nth single display panel located at z = zn is as shown in Fig. 5 (a). Here, (fx,fθ) represents a spatial angular frequency pair. Gn represents the spatial frequency spectrum of the image in the n-th panel. Given the pixel pitch p of the display panel, the bandwidth of the panel is 1/2p, as shown in (b) of Fig. 5. The spatiotemporal spectrum of the light field generated by a stack of multiple panels is provided by the 2D convolution of the individual light field spectra Ln of each display panel.
이에 반면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 전면 디스플레이 패널부(120)의 위에 배치되는 터치 패널(111) 및 터치 패널(111)의 하면에 형성되고 미리 설정된 편광은 투과하고 미리 설정된 편광에 수직한 편광은 반사하는 편광 패널(112)을 포함하는 터치 패널부(110)를 더 포함할 수 있다.In contrast, the display device (100) according to the present invention may further include a touch panel portion (110) including a touch panel (111) disposed on a front display panel portion (120) and a polarizing panel (112) formed on a lower surface of the touch panel (111) and transmitting a preset polarization and reflecting a polarization perpendicular to the preset polarization.
즉, 본 발명은 적층 패널형 라이트 필드 디스플레이 앞에 편광 조절 패널과 편광 광학판 등과 같은 편광 패널(112)을 배치하여 특정 편광은 바로 관측자의 눈으로 진행하고 그에 수직한 편광은 터치 패널(111) 등의 인터 페이스 장치 내부에서 한번 반사를 거친 후 관측자의 눈으로 가게 함으로써, 관측자가 느끼는 3차원 영상의 거리 범위를 넓힐 수 있다.That is, the present invention arranges a polarizing panel (112), such as a polarization adjustment panel and a polarizing optical plate, in front of a laminated panel-type light field display so that a specific polarization goes directly to the observer's eyes and a polarization perpendicular thereto goes to the observer's eyes after being reflected once inside an interface device, such as a touch panel (111), thereby expanding the distance range of a three-dimensional image perceived by the observer.
다시 설명하면, 본 발명은 전면 디스플레이 패널부(120)와 후면 디스플레이 패널부(130) 사이에 거치되는 확산 소재의 재료를 사용하지 않고, 터치 패널부(110)와 전면 디스플레이 패널부(120)의 사이에 1mm ~ 100mm 사이의 거리를 두어, 편광 소자의 반사를 이용한 모아레 제거 및 입체 영상의 깊이 향상을 표현할 수 있다. 이때, 편광 패널(112)은 하프 미러(half mirror, HF) 및 반사형 편광 필름(reflective polarizer, RP)으로 구성될 수 있다.In other words, the present invention can express moire removal and depth enhancement of a three-dimensional image by utilizing reflection of a polarizing element by providing a distance of 1 mm to 100 mm between the touch panel (110) and the front display panel (120) without using a diffusion material interposed between the front display panel (120) and the rear display panel (130). At this time, the polarizing panel (112) can be composed of a half mirror (HF) and a reflective polarizer (RP).
정리하면, 종래 기술은 색상 변이 효과를 방지하기 위해 광 확산 소재를 적용하고 있으나, 이는 콘트라스트와 색상 변이를 야기시켜 두 패널간 전자적인 특성을 동일하게 만들 수 없는 문제가 있다. 이에 반면, 본 발명은 기존 모아레(아티팩트)를 상쇄하기 위하여 확산 방식이 아닌 반사 방식을 이용함으로써, 콘트라스트와 색상 변이 현상을 제거하여 선명한 영상 및 관측자가 느끼는 3차원 거리를 넓힐 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 구현 형상의 이미지 패턴은 다른 관찰 방향에서 카메라를 사용하여 캡처한 재구성된 입체 이미지로, 모든 객체의 고유 운동 시차로 성공적으로 표시할 수 있다.In summary, the conventional technology applies a light diffusion material to prevent the color shift effect, but this causes contrast and color shift, and there is a problem that the electronic characteristics cannot be made the same between the two panels. On the other hand, the present invention uses a reflection method instead of a diffusion method to offset the existing moire (artifact), thereby eliminating the contrast and color shift phenomenon, thereby enabling a clear image and widening the three-dimensional distance felt by the observer. For example, as illustrated in Fig. 6, the image pattern of the implemented shape is a reconstructed stereoscopic image captured using a camera from a different observation direction, and can be successfully displayed with the inherent motion parallax of all objects.
그러면, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 플레이 방법에 대하여 설명한다.Then, a method of playing a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 플레이 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 일례의 플레이 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a flowchart for explaining a method of playing a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a drawing for explaining an example of a method of playing a virtual reality light field display device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 제어부(110)는 동영상 정보를 수신할 수 있다(S110).Referring to FIG. 7, the display control unit (110) of the display device (100) can receive video information (S110).
그런 다음, 디스플레이 제어부(110)는 수신한 동영상 정보를 기반으로 동영상 정보에 대응되는 전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터를 추출할 수 있다(S120).Then, the display control unit (110) can extract front layer data and back layer data corresponding to the video information based on the received video information (S120).
이후, 디스플레이 제어부(110)는 전면 레이어 데이터를 제1 액정 디스플레이 패널(121)에 전송하고 후면 레이어 데이터를 제2 액정 디스플레이 패널(131)에 전송하는 과정을 프레임 단위로 번갈아 가며 수행할 수 있다(S130).Thereafter, the display control unit (110) can alternately perform the process of transmitting front layer data to the first liquid crystal display panel (121) and rear layer data to the second liquid crystal display panel (131) on a frame-by-frame basis (S130).
보다 자세히 설명하면, 라이트 필드를 구성하는 디스플레이 패널을 통해 송출되는 영상은 하나의 이미지로 보여지는 영상을 물리적으로 분리해서 각각의 디스플레이 패널에 송출된다. 이때, 원근값을 가지고 사용자를 기준으로 가까이 있는 이미지와 거리가 더 멀어진 이미지를 분리시켜서 각각의 디스플레이 패널로 전송하여 라이트 필드 디스플레이의 영상 콘텐츠를 구현함으로써 영상 내 거리 간의 이격감을 증폭시키고 입체감을 높일 수 있다.To explain in more detail, the image transmitted through the display panel that constitutes the light field is physically separated into images that are displayed as a single image and transmitted to each display panel. At this time, the image that is closer to the user and the image that is further away are separated and transmitted to each display panel based on the perspective value to implement the image content of the light field display, thereby amplifying the sense of separation between distances in the image and enhancing the three-dimensionality.
이는 라이트 필드 전용 동영상 플레이어를 통해 어지럼증을 제거하고 입체감있는 영상을 보여주기 위한 목적을 가지고, 사용자의 만족도를 상승시키며, 플레이어 구동의 편리성을 위해 터치 패널에 컨트롤을 설치하여 별도의 장치없이 라이트 필드 디스플레이 장치로 영상 구동이 가능하도록 할 수 있다.This is intended to eliminate dizziness and display three-dimensional images through a light field-only video player, increase user satisfaction, and, for the convenience of player operation, control is installed on the touch panel so that images can be operated with a light field display device without a separate device.
구동 시스템의 통일화 및 각 영상의 구동 프레임(frame)의 싱크(sync) 정합을 위하여 구현 플레이어는 두 동영상의 프레임을 통합하여 동기화함으로서 영상의 이격 차이로서 볼 수 있는 오류인 크로스토크 현상과 고스트 현상을 방지하여 올바른 목적의 라이트 필드를 구현하며, 여러장의 디스플레이 패널에서 분리된 이미지가 송출되어 하나의 입체감있는 이미지로 보여지는데 그 목적이 있다.In order to unify the drive system and synchronize the drive frames of each video, the implementation player integrates and synchronizes the frames of the two videos, thereby preventing crosstalk and ghosting, which are errors that can be seen as differences in the separation of the videos, and implementing the correct light field for the intended purpose. The purpose is to transmit images separated from multiple display panels and show them as a single three-dimensional image.
도 8을 참조하면, 동영상 정보가 전면 디스플레이 패널과 후면 디스플레이 패널로 분리되어 수신될 수 있도록, 컨텐츠를 물리적으로 이격화시킬 수 있다. 각각의 분리된 동영상은 수신된 동영상 정보에 대응되는 라이트 필드 디스플레이 패널의 데이터로 전송할 수 있다. 이때, 전면 디스플레이 패널 데이터(즉, 전면 레이어 데이터)와 후면 디스플레이 패널 데이터(즉, 후면 레이어 데이터) 각각을 추출하여 전송하며, 각 디스플레이 패널에 포함된 컨텐츠가 시차적인 오류가 없이 연동하여 동시에 송출될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 동영상 정보가 포함된 레이어 제공을 요청하여 신호를 수신할 수 있다. 그런 다음, 수신된 동영상 정보에 대응되는 레이어 데이터(전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터)를 추출할 수 있다. 그런 다음, 각각의 레이어 데이터(전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터)를 라이트 필드 디스플레이 패널(전면 디스플레이 패널과 후면 디스플레이 패널)에 데이터의 듀얼 싱크 매칭(dual sync matching)으로 오차없이 매칭할 수 있다. 그런 다음, 듀얼 싱크 매칭된 각각의 레이어 데이터(전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터)를 라이트 필드 디스플레이 패널(전면 디스플레이 패널과 후면 디스플레이 패널)에 프레임 단위로 번갈아 가며 전송할 수 있다.Referring to FIG. 8, the content can be physically separated so that the video information can be received separately on the front display panel and the rear display panel. Each separated video can be transmitted as data of the light field display panel corresponding to the received video information. At this time, the front display panel data (i.e., front layer data) and the rear display panel data (i.e., rear layer data) are each extracted and transmitted, and the content included in each display panel can be transmitted simultaneously without any time difference error. That is, a signal can be received by requesting provision of a layer including video information. Then, layer data (front layer data and rear layer data) corresponding to the received video information can be extracted. Then, each layer data (front layer data and rear layer data) can be matched without error to the light field display panel (front display panel and rear display panel) by dual sync matching of data. Then, each layer data (front layer data and rear layer data) with dual sync matching can be transmitted alternately on a frame-by-frame basis to the light field display panels (front display panel and rear display panel).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.Even though all the components constituting the embodiments of the present invention described above are described as being combined as one or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the purpose of the present invention, all of the components may be selectively combined and operated one or more times. In addition, although all of the components may be implemented as independent hardware, some or all of the components may be selectively combined and implemented as a computer program having a program module that performs some or all of the functions of the combined hardware in one or more pieces. In addition, such a computer program may be stored in a computer-readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer, thereby implementing the embodiments of the present invention. The recording medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, etc.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative description of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications, changes, and substitutions may be made without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within a scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.
100 : 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치,
110 : 터치 패널부,
111 : 터치 패널,
112 : 편광 패널,
120 : 전면 디스플레이 패널부,
121 : 제1 액정 디스플레이 패널,
122 : 제1 편광판,
130 : 후면 디스플레이 패널부,
131 : 제2 액정 디스플레이 패널,
132 : 제2 편광판,
140 : 광원부,
150 : 디스플레이 제어부100: Virtual reality light field display device,
110: Touch panel section,
111 : Touch panel,
112 : Polarizing panel,
120: Front display panel section,
121: First liquid crystal display panel,
122: 1st polarizing plate,
130: Rear display panel section,
131: Second liquid crystal display panel,
132: Second polarizing plate,
140 : Light source,
150 : Display Control Unit
Claims (7)
상기 제1 액정 디스플레이 패널과 중첩되도록 상기 전면 디스플레이 패널부의 아래에 배치되는 제2 액정 디스플레이 패널 및 상기 제2 액정 디스플레이 패널의 상면과 하면 각각에 접착되는 제2 편광판을 포함하는 후면 디스플레이 패널부; 및
상기 전면 디스플레이 패널부의 위에 배치되는 터치 패널 및 상기 터치 패널의 하면에 형성되고 미리 설정된 편광은 투과하고 상기 미리 설정된 편광에 수직한 편광은 반사하는 편광 패널을 포함하는 터치 패널부를 포함하고,
상기 제1 액정 디스플레이 패널의 하면에 접착되는 상기 제1 편광판은, 상기 제1 액정 디스플레이 패널의 하면에 접착되는 편광막 및 상기 편광막의 아래에 형성되고 편광의 방향을 조정하는 편광 지연막을 포함하며,
상기 편광 지연막은 강도 또는 편광도의 변경없이 저속 축 및 고속 축에 평행한 두 개의 직교 편광 성분들에 대한 입사광을 해상하며,
상기 편광 패널은 하프 미러(half mirror, HF) 및 반사형 편광 필름(reflective polarizer, RP)으로 구성되는,
가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치.A front display panel portion including a first liquid crystal display panel and a first polarizing plate adhered to each of an upper surface and a lower surface of the first liquid crystal display panel;
A rear display panel portion including a second liquid crystal display panel positioned below the front display panel portion so as to overlap the first liquid crystal display panel, and a second polarizing plate adhered to each of the upper and lower surfaces of the second liquid crystal display panel; and
A touch panel portion including a touch panel disposed on the front display panel portion and a polarizing panel formed on a lower surface of the touch panel and transmitting preset polarized light and reflecting polarized light perpendicular to the preset polarized light,
The first polarizing plate adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel includes a polarizing film adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel and a polarizing delay film formed under the polarizing film and adjusting the direction of polarization.
The above polarization delay film resolves incident light for two orthogonal polarization components parallel to the slow and fast axes without changing the intensity or polarization degree.
The above polarizing panel is composed of a half mirror (HF) and a reflective polarizer (RP).
Virtual reality light field display device.
상기 전면 디스플레이 패널부와 상기 후면 디스플레이 패널부는,
1mm ~ 300mm 이내의 거리에서 이격되도록 배치되는,
가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치.In paragraph 1,
The above front display panel part and the above rear display panel part,
Placed so as to be spaced apart from each other by a distance of 1 mm to 300 mm,
Virtual reality light field display device.
상기 터치 패널부와 상기 전면 디스플레이 패널부는,
1mm ~ 100mm 이내의 거리에서 이격되도록 배치되는,
가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치.In paragraph 3,
The above touch panel portion and the above front display panel portion,
Placed so as to be spaced apart from each other by a distance of 1 mm to 100 mm,
Virtual reality light field display device.
수신한 동영상 정보를 기반으로 상기 동영상 정보에 대응되는 전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터를 추출하고, 상기 전면 레이어 데이터를 상기 제1 액정 디스플레이 패널에 전송하고 상기 후면 레이어 데이터를 상기 제2 액정 디스플레이 패널에 전송하는 과정을 프레임(frame) 단위로 번갈아 가며 수행하는 디스플레이 제어부;
를 더 포함하는 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치.In paragraph 1,
A display control unit that extracts front layer data and back layer data corresponding to the video information based on the received video information, and alternately performs the process of transmitting the front layer data to the first liquid crystal display panel and transmitting the back layer data to the second liquid crystal display panel on a frame-by-frame basis;
A virtual reality light field display device further comprising:
동영상 정보를 수신하는 단계;
수신한 상기 동영상 정보를 기반으로 상기 동영상 정보에 대응되는 전면 레이어 데이터와 후면 레이어 데이터를 추출하는 단계; 및
상기 전면 레이어 데이터를 상기 제1 액정 디스플레이 패널에 전송하고 상기 후면 레이어 데이터를 상기 제2 액정 디스플레이 패널에 전송하는 과정을 프레임(frame) 단위로 번갈아 가며 수행하는 단계;
를 포함하는 가상 현실 라이트 필드 디스플레이 장치의 플레이 방법.
A front display panel portion including a first liquid crystal display panel and a first polarizing plate adhered to each of an upper surface and a lower surface of the first liquid crystal display panel; A rear display panel portion including a second liquid crystal display panel disposed below the front display panel portion so as to overlap the first liquid crystal display panel and a second polarizing plate adhered to each of an upper surface and a lower surface of the second liquid crystal display panel; And a touch panel portion including a touch panel disposed on the front display panel portion and a polarizing panel formed on a lower surface of the touch panel and transmitting a preset polarization and reflecting a polarization perpendicular to the preset polarization; wherein the first polarizing plate adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel includes a polarizing film adhered to the lower surface of the first liquid crystal display panel and a polarization delay film formed below the polarizing film and adjusting the direction of polarization, wherein the polarization delay film resolves incident light for two orthogonal polarization components parallel to the slow axis and the fast axis without changing the intensity or polarization degree, and the polarizing panel is composed of a half mirror (HF) and a reflective polarizer (RP), as a play method of a virtual reality light field display device,
Step of receiving video information;
A step of extracting front layer data and back layer data corresponding to the video information based on the received video information; and
A step of alternately performing the process of transmitting the front layer data to the first liquid crystal display panel and the process of transmitting the rear layer data to the second liquid crystal display panel on a frame-by-frame basis;
A method of playing a virtual reality light field display device comprising:
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